CN104731062A - 一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于仪表状态监控及调度的网络智能管理系统，该系统用于仪表的状态监控及智能调度等。利用仪表的网口将其组成分布式网络，进而进行多种功能控制，甚至可以发送SCPI(Standard Command for Programmable Instrument)指令对其进行功能扩展。此方案能够大大提高仪表管理效率，降低管理成本，使得仪表得到合理、有效的利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式网络管理系统，尤其涉及到一种用于仪表状态
监控及调度的智能网络管理系统。具体的说，就是将仪表组成网络，然后通过计算机软件对其进行状态监控及自动调度等智能管理操作。
背景技术
在公司研发、生产部门以及科研机构的实验室中，出于自身业务的需要，经常需要购置一些仪表作为科研和开发使用。某些专业性的仪表十分昂贵（几万到几十万美金），而购置的数量也很有限，如何对其进行高效的管理和调度就显得非常重要。目前，大部分公司或者实验室中的仪表都采取的是人工登记式管理方式，这种落后的管理方式使得仪表利用率非常低，并且存在很多安全隐患。在人工管理模式下，管理员获取仪表当前的使用信息不够及时，在仪表资源紧张的情况下必然导致仪表调度困难，从而使开发人员把大量的时间都浪费在协调仪表上。这些都直接或间接的导致了企业运营成本的大大增加。
出于远程控制的需要，现有仪表都配置了网络接口，利用此接口将仪表组成分布式网络，再通过软件进行控制，就能够有效的实现仪表状态实时监控及调度等智能管理。
发明内容
为了克服人工管理仪表固有的诸多弊端，本发明实现了一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理系统，该系统将各种仪表组成局域网(LAN)，通过服务器随时监控仪表的使用状态，进而实现仪表的智能调度，同时兼有事故记录、健康状态检查等诸多功能。
本方案的实现主要包括硬件和软件两个方面。
(1) 硬件配置，组建仪表局域网。
将服务器、客户端(仪表预订者计算机)、仪表组成一个局域网，实现服务器、客户端和仪表的网络互通。
通过路由器等设置物理位置N(如实验室N)的网口为第N网段，如192.168.N.X。这样就能根据接入仪表的IP地址来确定其放置的物理位置；而具体接入的是哪一台仪表可根据其MAC地址来识别的，因为MAC地址具有全球唯一性，不会产生相互冲突。
客户端计算机的网段配置为其它值，如 192.170.M.X,以免与仪表类混淆。
(2) 软件实时监控仪表状态及智能调度。
1) 仪表实时监控。
对系统数据库中存入的仪表进行实时状态查询与显示，使得仪表的状态通过网站(或其他客户端程序,本文中以网站为例)即时反馈给用户。
服务器定时收集各个网段的网络状态信息，获取在线仪表的MAC地址，据此判定仪表的在线状态，将MAC地址与数据库中原有的仪表参数、以及根据IP地址判定的仪表位置等相关信息，一并显示在网站。这样就实现了仪表信息的即时显示。
服务器还可以根据数据库中记载的仪表状态与当前的仪表状态作进一步比对。如在线仪表当前本来就是用户预定的工作状态，则不作处理；否则判定是不是到了定期维护的时候，如果是，则远程发送SCPI指令(仪表的专用指令)进行仪表自检、维护等操作，如果不是，则发送指令远程关机。网站上的仪表状态信息也会随着对仪表的实时监控而即时更新。
2) 仪表智能调度。
根据网站上的仪表实时监控信息，用户就可以随时提出仪表预定请求。服务器对不同用户的请求首先进行权限判断，只对具有相应权限的用户做出进一步预定的响应。如用户预定的仪表当前处于闲置状态，则提示用户可立即使用，并更新其闲置状态。否则，根据现有数据库中该仪表的预定情况，将用户加入预定队列，并启动定时提醒机制，在相应时间点通知用户可使用该仪表。
本发明是基于如下技术方案实现的：
一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理系统，将仪表、服务器、客户端采用局域网接口相连，实现服务器与客户端以及服务器与仪表的网络互通。
将物理位置相近的仪表的IP分配为同一网段，共N个网段，通过路由器设
置物理位置N的网口为第N网段；服务器通过接入仪表的IP地址判断仪表的物理位置；同时通过MAC地址判定对应的是哪一台仪表；
通过发送给仪表相应的SCPI指令进行高级功能扩展，包括仪表锁定、仪表
自检、选件读取。
一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，包括仪表实时监控、仪表实时调度；
所述的仪表实时监控包括：对服务器系统数据库中存入的仪表进行实时状态查询与显示，使得仪表的状态通过网站即时反馈给用户；服务器定时收集各个网段的网络状态信息，获取在线仪表的MAC地址，据此判定仪表的在线状态，将MAC地址与数据库中原有的仪表参数、以及根据IP地址判定的仪表位置相关信息，一并显示在网站；即实现了仪表信息的即时显示；
服务器还根据数据库中记载的仪表状态与当前的仪表状态作进一步比对；如在线仪表当前本来就是用户预定的工作状态，则不作处理；否则判定是不是到了定期维护的时候，如果是，则远程发送SCPI指令进行仪表自检、维护等操作，如果不是，则发送指令远程关机；网站上的仪表状态信息也会随着对仪表的实时监控而即时更新；
所述的仪表实时调度包括：根据网站上的仪表实时监控信息，用户随时提出
仪表预定请求；服务器对不同用户的请求首先进行权限判断，只对具有相应权限的用户做出进一步预定的响应；如用户预定的仪表当前处于闲置状态，则提示用户可立即使用，并更新其闲置状态；否则，根据现有数据库中该仪表的预定情况，将用户加入预定队列，并启动定时提醒机制，在相应时间点通知用户可使用该仪表。
一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，所述的仪表实时监控包括以下步骤；
A：服务器定时启动仪表状态监控任务；
B：每台仪表都有自己固定的IP地址，仪表IP地址的设置可以根据物理地址分配的原则，例如，所有属于生产车间101的仪表，其IP地址都设置为属于192.168.3.X网段的IP地址；检测某一仪表的IP地址路由是否可达；
C：如果仪表IP地址路由可达，说明该端口处有仪表连入；如果路由不可达，则跳到步骤I；
D：查询该仪表的MAC地址，根据其MAC地址查询仪表数据库，找到其型号、选件等信息，并与上一步骤中得到的物理位置信息一起在网站上更新；
E：获取数据库中记录的此仪表当前状态，如果在预定使用中，则不再进行后续操作，跳到步骤I；
F：匹配该仪表的定期维护规则，如果不满足定期维护规则，则跳到步骤H，否则执行步骤G；
G：发送相应仪表自检或其他维护的SCPI指令，执行维护动作，然后执行步骤I；
H：发送远程SCPI指令关闭仪表；
I：更新网站上的仪表状态，然后继续检测下一IP。
4、根据权利要求2或3所述的一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，其特征在于：所述的仪表实时调度包括以下步骤；
A～B：对于用户在网站上提交的一个仪表预定请求，服务器首先根据管理员制定的规则确定其权限，如权限满足，则执行步骤C；否则提示用户权限不足，执行步骤F；
C：根据当前仪表所处的状态对用户的请求进行相应操作，如果当前仪表闲置，则执行步骤D，否则执行步骤E；
D：告知用户预定成功，此仪表各种即显信息即为其当前状态，用户可以马上去使用，然后执行步骤F；
E：告知此仪表现在正在使用或维护中，用户被加入等待队列，告知用户可能在多长时间后、在何处使用该仪表；并启动消息提醒功能，在轮到此用户使用时服务器会以邮件或其他方式通知用户；
F：预定功能结束。
相比于以往传统的人工维护仪表方式，本发明具有以下优势：
(1) 即时更新显示仪表状态，用户可以随时根据仪表状态进行预定，这样降低了仪表闲置的概率， 使得仪表使用率大幅度提高，从而间接降低了企业的运营成本。
(2) 系统按照管理员的设置，定期对仪表进行状态监测和维护，在一定程度上延长了仪表的使用寿命，并能够及时上报有故障的仪表，管理员能够及时处理故障，使问题解决在萌芽状态，防止问题扩大化。根据数据库的记录，还可以及时追溯到导致故障产生的使用者。
(3) 本方案适用于多部门、多人员使用大量不同种类仪表的场合，它不仅大大降低了仪表管理员的工作量，而且方便了仪表使用者。即使是相同型号的仪表，因为所配备的选件不同，其所具有的功能也有所不同，无法从外观上判断。本系统将仪表型号、选件、当前状态、所处位置等信息都清晰地呈现在网站客户端上，方便使用者选用和查找仪表，从而大大提高了使用者的工作效率。
(4) 对于组网后的仪表，管理员可以方便的发送SCPI指令对其进行高级控制，比如仪表锁定、仪表自检、选件读取等等，甚至能够在此基础上进行自动化测试开发。
附图说明
图1为本发明的硬件物理拓扑。
图2为仪表实时监控的方法流程图。
图3为服务器处理用户预定仪表过程的方法流程图。
英译汉：
LAN— 指范围在几百米到十几公里内办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络。
IP地址— 指给每个连接在Internet的主机分配的一个32bit地址，通常使用“点分十进制表示法”表示，如192.168.1.1。
MAC地址— 指烧录在网卡里的物理地址，也称为硬件地址，是由48比特长、16进制的数字组成，MAC地址具有全球唯一性。
SCPI— 仪表编程基本指令(Standard Commands for ProgrammableInstrumentation),由 SCPI 联盟制定用以设置仪表指令的标准，这些指令用来控制测量测试系统中的设备进行相应的操作。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
(1) 搭建仪表管理物理网络。
按照图1的拓扑结构搭建仪表管理网络。仪表所在物理位置相同的网络端口分配同一网段的IP地址，从而使得服务器能够根据仪表的IP地址就能确定其所在的物理位置。
仪表预定客户端计算机的IP与仪表的IP分配在不同网段。
在此网络结构基础上，下一步的操作就是通过软件对此网络进行管理。结合图1分析此过程，服务器实时监控仪表状态，并将其通过网站反馈给客户端；并能结合仪表状态对其进行自检、维护等操作。仪表预定以及维护的规则都可由管理员在服务器端定义。
(2) 仪表状态监控流程处理
图2显示了仪表状态监控的整个软件流程。
A～C：服务器检测到某一IP地址(如192.168.3.5)路由可达，根据物理地址分配的原则，192.168.3.X属于生产车间101所在的IP，那么这说明生产车间101的该端口处有仪表连入；如果路由不可达，则跳到步骤I。
A：服务器定时启动仪表状态监控任务；
B：每台仪表都有自己固定的IP地址，仪表IP地址的设置可以根据物理地址分配的原则，例如，所有属于生产车间101的仪表，其IP地址都设置为属于192.168.3.X网段的IP地址。检测某一仪表的IP地址(如192.168.3.5)路由是否可达。
C：如果仪表IP地址路由可达，说明该端口处有仪表连入；如果路由不可达，则跳到步骤I。
D：查询该仪表的MAC地址，根据其MAC地址查询仪表数据库，找到其型号、选件等信息(也可以通过发送仪表相应的SCPI指令查询)，并与上一步骤中得到的物理位置信息一起在网站上更新。
E：获取数据库中记录的此仪表当前状态，如果在预定使用中，则不再进行后续操作，跳到步骤I。
F：匹配该仪表的定期维护规则，如果不满足定期维护规则，则跳到步骤H，否则执行步骤G。
G：发送相应仪表自检或其他维护的SCPI指令，执行维护动作，然后执行步骤I。
H：发送远程SCPI指令关闭仪表。
I：更新网站上的仪表状态，然后继续检测下一IP。
此流程中，步骤B可以通过网络抓包等多种方式实现，步骤D处的信息也可以根据用户的需要而增删，步骤G、H都可以根据用户的需要结合具体不同仪表的控制方式做处理，灵活性很强。
(3) 仪表预定流程处理
图3显示了一个完整的仪表预定流程。
A～B：对于用户在网站上提交的一个仪表预定请求，服务器首先根据管理员制定的规则确定其权限(管理员可以对不同用户赋予不同仪表预定的权限)，如权限满足，则执行步骤C；否则提示用户权限不足，执行步骤F。
C：根据当前仪表所处的状态对用户的请求进行相应操作，如果当前仪表闲置，则执行步骤D，否则执行步骤E。
D：告知用户预定成功，此仪表各种即显信息即为其当前状态，用户可以马上去使用，然后执行步骤F。
E：告知此仪表现在正在使用中(或维护中)，用户被加入等待队列，告知用户可能在多长时间后、在何处使用该仪表；并启动消息提醒功能，在轮到此用户使用时服务器会以邮件或其他方式通知用户。
F：预定功能结束。
以上流程包括了软件处理的主要过程，在细节方面，开发者可以根据特定情况做功能扩展。比如用户预定了仪表却没有使用的情况，管理员可以通过远程指令来监控仪表，甚至自定义规则；再比如用户没有预定就去使用，对这种情况仪表除了会执行维护、自动关机以外，还可以发送其他指令让仪表不去响应用户的操作，等等。
Claims (4)
1.一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理系统，其特征在于：将仪表、服务器、客户端采用局域网接口相连，实现服务器与客户端以及服务器与仪表的网络互通；将物理位置相近的仪表的IP分配为同一网段，共N个网段，通过路由器设置物理位置N的网口为第N网段；服务器通过接入仪表的IP地址判断仪表的物理位置；同时通过MAC地址判定对应的是哪一台仪表；
通过发送给仪表相应的SCPI指令进行高级功能扩展，包括仪表锁定、仪表自检、选件读取。
2.一种基于权利要求1所述系统的用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，其特征在于：包括仪表实时监控、仪表实时调度；
所述的仪表实时监控包括：对服务器系统数据库中存入的仪表进行实时状态查询与显示，使得仪表的状态通过网站即时反馈给用户；服务器定时收集各个网段的网络状态信息，获取在线仪表的MAC地址，据此判定仪表的在线状态，将MAC地址与数据库中原有的仪表参数、以及根据IP地址判定的仪表位置相关信息，一并显示在网站；即实现了仪表信息的即时显示；
服务器还根据数据库中记载的仪表状态与当前的仪表状态作进一步比对；如在线仪表当前本来就是用户预定的工作状态，则不作处理；否则判定是不是到了定期维护的时候，如果是，则远程发送SCPI指令进行仪表自检、维护等操作，如果不是，则发送指令远程关机；网站上的仪表状态信息也会随着对仪表的实时监控而即时更新；
所述的仪表实时调度包括：根据网站上的仪表实时监控信息，用户随时提出仪表预定请求；服务器对不同用户的请求首先进行权限判断，只对具有相应权限的用户做出进一步预定的响应；如用户预定的仪表当前处于闲置状态，则提示用户可立即使用，并更新其闲置状态；否则，根据现有数据库中该仪表的预定情况，将用户加入预定队列，并启动定时提醒机制，在相应时间点通知用户可使用该仪表。
3.根据权利要求2所述的一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，其特征在于：所述的仪表实时监控包括以下步骤；
A：服务器定时启动仪表状态监控任务；
B：每台仪表都有自己固定的IP地址，仪表IP地址的设置可以根据物理地址分配的原则，例如，所有属于生产车间101的仪表，其IP地址都设置为属于192.168.3.X网段的IP地址；检测某一仪表的IP地址路由是否可达；
C：如果仪表IP地址路由可达，说明该端口处有仪表连入；如果路由不可达，则跳到步骤I；
D：查询该仪表的MAC地址，根据其MAC地址查询仪表数据库，找到其型号、选件等信息，并与上一步骤中得到的物理位置信息一起在网站上更新；
E：获取数据库中记录的此仪表当前状态，如果在预定使用中，则不再进行后续操作，跳到步骤I；
F：匹配该仪表的定期维护规则，如果不满足定期维护规则，则跳到步骤H，否则执行步骤G；
G：发送相应仪表自检或其他维护的SCPI指令，执行维护动作，然后执行步骤I；
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I：更新网站上的仪表状态，然后继续检测下一IP。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于仪表状态监控及调度的智能网络管理方法，其特征在于：所述的仪表实时调度包括以下步骤；
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E：告知此仪表现在正在使用或维护中，用户被加入等待队列，告知用户可能在多长时间后、在何处使用该仪表；并启动消息提醒功能，在轮到此用户使用时服务器会以邮件或其他方式通知用户；
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